JP2002141546A

JP2002141546A - 半導体基板の電極

Info

Publication number: JP2002141546A
Application number: JP2000336424A
Authority: JP
Inventors: Hideo Okada; 英生岡田; Yoshikazu Matsui; 美和松井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】電極が形成された半導体基板の反りの状態を一
定させる。【解決手段】シリコンウエハ１の裏面電極３を矩形状に
形成しており、この矩形の縦方向の辺を横方向の辺より
も長くしている。ここで、矩形の辺の短い横方向より
も、長い縦方向で、裏面電極３の固化に伴う裏面電極３
の収縮量がより大きくなる。従って、裏面電極３の材料
の金属ペーストを焼成し固化したときに、この裏面電極
３（アルミニウムとシリコンの合金及びアルミニウムか
らなる）が矩形の縦方向で大きく収縮する。これによ
り、縦方向の断面Ａ−Ａの反り量が横方向の断面Ｂ−Ｂ
の反り量よりも大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板の電極
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽電池としては、例えば図４
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す様なものがある。図４
に示す太陽電池１００では、ｐｎ接合部を含むシリコン
ウエハ（半導体基板）１０１の受光面１０１ａに表面電
極（図示せず）を形成し、ウエハ１０１の裏面１０１ｂ
のほぼ全域に裏面電極１０３を形成し、太陽光が照射さ
れることにより生じる電流を表面電極及び裏面電極１０
３を通じて取り出している。裏面電極１０３は、アルミ
ニウム等の金属ペーストを塗布し、これを焼成すること
により形成される（例えば特開平６−２０９１１５号公
報、特開平９−１７２１９６号公報に記載されてい
る）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ペ
ーストを焼成することによって裏面電極１０３を形成す
ると、ウエハ１０１に反りが生じ、太陽電池１００にも
反りが生じる。例えば図４（ｂ）及び（ｃ）に示す様
に、ウエハ１０１は、その受光面側の中央部が突出し、
その中央部から周辺部にかけて彎曲して椀状になってい
る。これは、ペースト状のアルミニウムが焼成され固化
するときに、アルミニウムとシリコンの合金及びアルミ
ニウムの収縮率がウエハ１０１の収縮率よりも大きく、
これにより所謂残留応力が生じるために起こる。

【０００４】また、金属ペーストやウエハ１０１の微妙
な強度分布の差により、ウエハ１０１全体が一様に彎曲
せず、縦方向と横方向では、ウエハ１０１の反り量が異
なる。この傾向は、ウエハ１０１が薄肉化される程に顕
著になり、縦方向と横方向の反り量の差が大きくなる。
図４（ｂ）及び（ｃ）を比較すると明らかな様に、縦方
向の断面Ａ−Ａの反り量が横方向の断面Ｂ−Ｂの反り量
よりも大きくなっている。更に、同一構造の他の太陽電
池であっても、同様に反るとは限らず、それぞれの太陽
電池によって、最も大きく反る方向が異なる。

【０００５】この様に太陽電池の反りの状態が一定しな
いと、裏面電極の焼成工程以後の他の工程において、太
陽電池の搬送のためのハンドリングに大きな支障を来
す。図５は、多数の太陽電池１００を専用キャリア１１
０に収納した状態を示している。図５から明らかな様
に、各太陽電池１００の最も大きく反る方向が相互に異
なることから、各太陽電池１００の間隔が不均一にな
る。特に、図５中の矢印Ｄで示す個所では、各太陽電池
１００の間隔が極端に狭くなっているため、太陽電池１
００の搬送に際し、キャリア１１０から太陽電池１００
を出し入れするというハンドリングが極めて困難にな
る。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み
てなされたものであり、半導体基板の反りの状態を一定
させることが可能な半導体基板の電極を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、半導体基板上に設けられた電極であっ
て、電極は、略矩形状に形成され、該矩形の辺の長さ
は、縦方向と横方向で異なっている。

【０００８】この様な構成の本発明によれば、電極が矩
形状であって、矩形の辺の長さが縦方向と横方向で異な
る。電極が収縮した場合、矩形の辺が長い方向で、その
収縮量が大きくなり、半導体基板の反り量が大きくな
る。このため、縦方向と横方向のいずれを長くするかに
より、半導体基板の反りの状態を一義的に決定すること
ができる。

【０００９】また、本発明は、半導体基板上に設けられ
た電極であって、電極は、該電極の形成に際し、該電極
の縦方向と横方向のうちの予め選択された方向でより大
きく収縮する様な形状を有している。

【００１０】この様な構成の本発明によれば、電極の形
成に際しては、縦方向と横方向のうちの予め選択された
方向で、電極がより大きく収縮する。このため、例えば
縦方向で、半導体基板の反り量が大きくなり、半導体基
板の反りの状態が一義的に決定される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００１２】図１（ａ）は、本発明の一実施形態である
太陽電池を示す平面図である。また、図１（ｂ）は、図
１（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図であり、図１（ｃ）は、
図１（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。更に、図２
は、本実施形態の太陽電池を拡大して示す断面図であ
る。

【００１３】本実施形態の太陽電池１０は、多結晶シリ
コンからなるシリコンウエハ（半導体基板）１と、シリ
コンウエハ１の表面に形成された表面電極２と、シリコ
ンウエハ１の裏面に形成された裏面電極３とを備えてい
る。

【００１４】シリコンウエハ１は、例えばｐ型シリコン
を固化したものである。シリコンウエハ１の表面に、例
えばｎ⁺層４を形成して、ｐｎ接合部を形成している。
また、光電変換率を向上させるために、シリコンウエハ
１の表面に凹凸１ａを形成して、太陽光の吸収を促進さ
せ、更にｎ⁺層４上に反射防止膜６を形成して、太陽光
の反射を防止している。シリコンウエハ１の裏面には、
ｐ⁺層７を形成し、その上に裏面電極３を形成してい
る。

【００１５】シリコンウエハ１は、例えば電磁キャスト
法やリボン法等を用いて製作される。電磁キャスト法
は、シリコンの融液をるつぼ中で冷却し固化して、イン
ゴットを形成するという方法であり、このインゴットを
薄くスライスして、シリコンウエハ１を得る。また、リ
ボン法は、シリコンの融液が入ったるつぼ内にキャピラ
リダイを立て、キャピラリダイを通じて結晶シリコンを
引き上げるという方法であり、この結晶シリコンの固ま
りを薄くスライスして、シリコンウエハ１を得る。

【００１６】シリコンウエハ１の凹凸１ａは、シリコン
ウエハ１に対して三フッ化塩素ガス等の塩素性ガスを用
いたドライエッチングにより形成される。あるいは、水
酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液を用いたウエ
ットエッチングにより形成される。ｎ⁺層４は、凹凸１
ａの形成後に、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）等の不純
物拡散源を用いた不純物拡散により形成される。

【００１７】反射防止膜６は、シランとアンモニアとの
混合ガスを原料として、プラズマＣＶＤ法により形成さ
れる窒化シリコンウエハ膜や、チタン酸アルコキシドを
原料として、常圧ＣＶＤ法により形成される酸化チタン
膜等である。

【００１８】表面電極２は、シリコンウエハ１の受光面
にＡｇペーストを塗布し、これを焼成して形成される。
この表面電極２が形成される個所では、反射防止膜６を
予め除去しておく。

【００１９】裏面電極３は、図１（ａ）から明らかな様
に矩形状である。この矩形の辺の長さは、縦方向と横方
向で異なっている。ここで、縦方向の辺の長さをＬｖと
し、横方向の辺の長さをＬｈとすると、Ｌｖ＞Ｌｈに設
定されている。つまり、縦方向の辺がより長くされてい
る。ここでは、図１（ａ）において縦方向及び横方向を
定義しているが、太陽電池をいずれの方向から見るかに
より、これらの方向が逆転することもある。

【００２０】裏面電極３は、例えばシルクスクリーン印
刷により、シリコンウエハ１の裏面にアルミニウムの金
属ペーストからなる矩形パターンを印刷し、この後にベ
ルト焼成路により約７００℃で金属ペーストを焼成した
ものである。

【００２１】尚、裏面電極３は、メッキ法や真空蒸着法
により形成しても良い。また、ｐ⁺層７は、裏面電極３
の形成に伴い、シリコンウエハ１の裏面にアルミニウム
が熱拡散して形成される。

【００２２】この様に本実施形態の太陽電池１０におい
ては、シリコンウエハ１の裏面電極３を矩形状に形成し
ており、この矩形の縦方向の辺を横方向の辺よりも長く
している。ここで、矩形の辺の短い横方向よりも、長い
縦方向で、裏面電極３の固化に伴う裏面電極３の収縮量
がより大きくなる。従って、裏面電極３の材料の金属ペ
ーストを焼成し固化したときに、この裏面電極３（アル
ミニウムとシリコンの合金及びアルミニウムからなる）
が矩形の縦方向で大きく収縮する。これにより、図１
（ｂ）及び（ｃ）に示す様に、縦方向の断面Ａ−Ａの反
り量が横方向の断面Ｂ−Ｂの反り量よりも大きくなる。

【００２３】この様に裏面電極３の縦方向の辺を横方向
の辺よりも長く設定することにより、縦方向の反り量を
より大きくすることができ、シリコンウエハ１の反りの
状態を一義的に決定することができる。

【００２４】従って、多数の太陽電池１０を製作して
も、これらの太陽電池１０の反りの状態が揃う。このた
め、裏面電極の焼成工程以後の他の工程において、太陽
電池１０の搬送のためのハンドリングが非常に容易にな
る。図３に示す様に、多数の太陽電池１０を専用キャリ
ア２１に収納した状態では、各太陽電池１０の反りの状
態が揃っていることから、各太陽電池１０の間隔が一定
となり、キャリア２１から太陽電池１０を出し入れする
というハンドリングが容易になる。

【００２５】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものでなく、多様に変形することができる。例えば、裏
面電極を矩形ではなく、他の形状に形成しても構わな
い。例えば、裏面電極の各辺を内側や外側に彎曲させた
り、各辺に適宜の形状の切り欠きを設け、これによって
縦方向と横方向のうちの予め選択された方向で、電極を
より大きく収縮させても良い。また、シリコンウエハの
接合部の構造、裏面電極及び表面電極の材質、反射防止
膜の有無や材質等を適宜に選択して設定しても構わな
い。また、太陽電池ばかりでなく、半導体基板のほぼ全
域に電極を設ける構造であれば、本発明を適用すること
ができる。更に、表面電極の形状については、言及して
いないが、本発明に影響を与えない様な形状のものが望
ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、電極
が矩形状であって、矩形の辺の長さが縦方向と横方向で
異なる。電極が収縮した場合、矩形の辺が長い方向で、
その収縮量が大きくなり、半導体基板の反り量が大きく
なる。このため、縦方向と横方向のいずれを長くするか
により、半導体基板の反りの状態を一義的に決定するこ
とができる。

【００２７】また、本発明によれば、電極は、該電極の
形成に際し、該電極の縦方向と横方向のうちの予め選択
された方向でより大きく収縮する様な形状を有してい
る。このため、例えば縦方向で、半導体基板の反り量が
大きくなり、半導体基板の反りの状態が一義的に決定さ
れる。

【００２８】この様な本発明を例えば太陽電池に適用す
れば、量産される多数の太陽電池の反りの状態を揃える
ことができる。このため、電極の焼成工程以後の他の工
程において、太陽電池の搬送のためのハンドリングが非
常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施形態である太陽電池を
示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面
図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図であ
る。

【図２】図１の太陽電池を拡大して示す断面図である。

【図３】図１の太陽電池の収納状態を示す図である。

【図４】（ａ）は従来の太陽電池を例示する平面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図であり、
（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。

【図５】図４の太陽電池の収納状態を示す図である。

【符号の説明】

１シリコンウエハ１ａ凹凸２表面電極３裏面電極４ｎ⁺層６反射防止膜７ｐ⁺層１０太陽電池２１キャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M104 AA01 BB02 BB08 CC01 DD31 DD34 DD51 DD52 DD53 DD78 DD83 EE16 EE17 FF02 FF11 GG20 HH20 5F051 AA03 BA14 CB29 DA03 FA14 FA15 FA16 GA04 GA14 HA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に設けられた電極であっ
て、電極は、略矩形状に形成され、該矩形の辺の長さ
は、縦方向と横方向で異なることを特徴とする半導体基
板の電極。
【請求項２】半導体基板上に設けられた電極であっ
て、電極は、該電極の形成に際し、該電極の縦方向と横
方向のうちの予め選択された方向でより大きく収縮する
様な形状を有することを特徴とする半導体基板の電極。